Com a chegada do período de chuvas nas grandes cidades, há um aumento no número de queda de árvores, causando problemas na circulação de veículos, prejuízos em edificações e riscos de acidentes para a população.
Por conta disso, uma parceria entre o Laboratório de Árvores, Madeiras e Móveis e o Laboratório de Vazão, ambos do IPT, avaliou durante três anos o comportamento das árvores sob a força do vento.
A ferramenta empregada pelos pesquisadores para a gestão da arborização urbana, principalmente das árvores localizadas em calçadas, e na análise de risco de queda, é o Arbio, software desenvolvido no IPT pelo Laboratório de Árvores, Madeiras e Móveis em cooperação com a Seção de Soluções de Software e Sistemas para Engenharia.
O grande diferencial do Arbio é a análise de risco baseada em um modelo casual e dinâmico: os pesquisadores consideram parâmetros como altura total da árvore, diâmetro à altura do peito, porcentagem de deterioração interna e densidade aparente para auxiliar o diagnóstico de risco de queda.
A ferramenta simula ainda a árvore em 12 diferentes velocidades de vento, indicando a probabilidade de ruptura no colo, que é a área de transição da raiz com o tronco.
Para a pesquisadora do Laboratório de Árvores, Madeiras e Móveis e coordenadora do projeto, Raquel Amaral, o aplicativo considera as forças de vento; no entanto, devido à variação do coeficiente de arrasto de acordo com a velocidade do vento e também com o tipo de árvore, havia a necessidade de melhor compreensão do fenômeno.
“Os coeficientes de arrasto utilizados atualmente no Arbio são os conhecidos para estruturas rígidas ou árvores hipotéticas que não representam a variedade da arborização brasileira”, explica Raquel.
O projeto iniciou em 2015 com uma análise das equipes do IPT sobre as melhores possibilidades de realizar os ensaios: foram consideradas hipóteses como executar o estudo com mudas de até 1,5 m de altura, com modelos reduzidos aeroelásticos ou com galhos que representassem todas as propriedades físicas da árvore na escala reduzida.
O ideal seria realizar o ensaio de uma árvore real, mas há poucos túneis de vento com capacidade para realização desse tipo de ensaio, explica o pesquisador Gilder Nader, do túnel de vento do IPT.
“Pelo fato de as mudas não apresentarem as mesmas propriedades físicas de rigidez de uma árvore, e devido à complexidade para se construir um modelo reduzido aerolástico de uma árvore, optou-se por ensaiar galhos no túnel de vento do IPT. O maior índice de queda é dos galhos que acabam por quebrar sob o efeito das ventanias”, afirma Nader.
Dois estudos da década de 1960 feitos na Inglaterra, no Royal Aircraft Establishment, em Farnborough, conseguiram superar este obstáculo por conta das dimensões do túnel de vento disponível, com 7,3 metros de altura – estes resultados acabaram por ser usados no final do trabalho para uma comparação com aqueles obtidos no IPT.
A partir de 2017 iniciaram-se os ensaios em túnel de vento com galhos de tipuana e eucalipto. A escolha da primeira se deu pelo fato de ela ser abundante na capital paulista, tendo sido escolhida para projetos de arborização urbana da cidade na década de 1930, e pelo conhecimento presente no laboratório.
A segunda, por estar presente em alguns condomínios da Região Metropolitana de São Paulo, fornecer matéria-prima para as empresas de papel e móveis e, sobretudo, porque a queda de uma árvore de eucalipto pode provocar um efeito dominó e devastar uma plantação inteira.
Os objetivos do projeto foram atingidos a partir dos ensaios no túnel de vento, nos quais se determinaram as variações dos coeficientes de arrasto em função da velocidade do vento para as duas espécies, ambos na configuração de galhos simples e ramificados (dois galhos unidos na forquilha).
A partir dos resultados e da melhor compreensão do comportamento das árvores sob a ação do vento, foi proposto e iniciado um modelo computacional, utilizando o método de vórtices discretos, que pode ser aplicado a qualquer tipo de árvore, desde que conhecidas suas propriedades físicas, dimensões e quantidade de galhos.
